基于CDMA/CAN的車輛故障遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

　　1 引言

　　在美國(guó)制造和銷售的所有的小汽車和輕型卡車從1996年1月1號(hào)起都必須裝備有車載自動(dòng)診斷系統(tǒng)（obd-ii）。然而obd-ii主要用于排放系統(tǒng)的診斷，車輛的其他各個(gè)子系統(tǒng)能被obd-ii診斷的比較少。雖然這些診斷碼對(duì)診斷部分故障是很有用的，但是這些信息還不足以有效的區(qū)分特定的故障部位。通過(guò)接入obd-ii接口的掃描工具能獲得故障碼，但是各個(gè)生產(chǎn)廠商提供的手持式掃描工具與obd-ii通信的標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，歐洲和大部分亞洲國(guó)家使用iso9141標(biāo)準(zhǔn)與obd-ii通信，而通用汽車的小汽車和輕型卡車則使用sae j1850 vpwm標(biāo)準(zhǔn)，福特公司采用sae j1850pwm標(biāo)準(zhǔn)。

　　這樣就導(dǎo)致傳統(tǒng)的汽車故障診斷有如下缺點(diǎn)：在不同汽車制造商之間診斷技術(shù)沒(méi)有形成標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)疑這會(huì)導(dǎo)致車輛的診斷成本大幅增加;故障診斷需要駕駛車輛到特定的修理地點(diǎn)，這導(dǎo)致駕駛者的不方便，也不可能經(jīng)常的進(jìn)行定期的診斷和維護(hù);一次全面地診斷需要特定的設(shè)備和熟練的技術(shù)員，這會(huì)使診斷的成本很高;故障碼提供的信息通常是不足夠精確來(lái)指出故障的來(lái)源;隨著汽車電子控制系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，診斷各部分的故障也越來(lái)越困難。

　　汽車上各種電子控制單元的數(shù)目不斷增加，連接導(dǎo)線顯著增加，因而提高控制單元間通訊可靠性和降低導(dǎo)線成本已成為迫切需要解決的問(wèn)題。為此以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國(guó)bosch公司開(kāi)發(fā)了can總線協(xié)議，并使其成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（iso11898）。can協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊編碼，采用這種方法可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)收到相同的數(shù)據(jù)。

　　隨著遠(yuǎn)程通訊、總線技術(shù)、基于模型的診斷、電子和嵌入式技術(shù)的進(jìn)步，車輛的故障診斷和監(jiān)控技術(shù)得到很大發(fā)展，使得能夠在車輛行駛的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)控。這些技術(shù)的具備和車主們?cè)絹?lái)越大的興趣使得汽車界也投入了越來(lái)越多的精力來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)控。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)原理

　　車輛的遠(yuǎn)程故障診斷是一個(gè)多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)，包含車載故障診斷單元，遠(yuǎn)程車輛信息技術(shù)服務(wù)中心和無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。近來(lái)出現(xiàn)了許多相關(guān)的專利和文章。

　　圖1是車輛的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的工作原理圖，車載故障診斷單元和服務(wù)中心通過(guò)無(wú)線通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷：遠(yuǎn)程服務(wù)中心通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)獲得車載故障診斷單元發(fā)送的狀態(tài)信息，然后通過(guò)分析車輛的運(yùn)行參數(shù)和故障碼，遠(yuǎn)程信息技術(shù)服務(wù)中心通知車主故障的嚴(yán)重程度，并提供必要的支持服務(wù)，并安排必要的保養(yǎng)或者建議修理來(lái)解決出現(xiàn)的故障。

　　2.2 功能設(shè)計(jì)

　?。?） 車輛能智能化的向遠(yuǎn)程服務(wù)中心提供故障碼，關(guān)鍵傳感器的值和其他相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，并具備獲取下載或者系統(tǒng)軟件升級(jí)的能力。

　　（2） 車輛和遠(yuǎn)程服務(wù)中心均具備適當(dāng)人機(jī)接口的先進(jìn)實(shí)時(shí)診斷和監(jiān)控模塊。

　　（3） 車輛的遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)中心具有權(quán)威的專家負(fù)責(zé)復(fù)雜的診斷和監(jiān)控并與駕駛者交流。

　?。?） 保證遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)中心和相應(yīng)車輛的數(shù)據(jù)通訊以及與駕駛者通話的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

　　從系統(tǒng)原理圖（圖1）分析可以得出：被診斷的車輛通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與車輛信息技術(shù)服務(wù)中心（telematics service providers，tsp）保持通信。車輛信息技術(shù)服務(wù)中心不但可以像傳統(tǒng)isp一樣提供internet服務(wù)，還可以提供安全，gps，客戶關(guān)系管理等服務(wù)。而且，車輛信息技術(shù)服務(wù)中心還能夠提供專業(yè)的故障診斷專家來(lái)為車主提供診斷服務(wù)。診斷專家通過(guò)從車載電子系統(tǒng)傳來(lái)的故障碼實(shí)時(shí)分析車輛的故障程度。車主也可以通過(guò)移動(dòng)電腦無(wú)線上網(wǎng)或者移動(dòng)電話通過(guò)wap來(lái)瀏覽車輛信息技術(shù)服務(wù)中心提供的更加具體的故障碼說(shuō)明，以及其他導(dǎo)航服務(wù)。同時(shí)我們的車輛信息技術(shù)服務(wù)中心還要掌握有以下資源，如車輛制造商數(shù)據(jù)中心，道路拯救車輛以及車輛修理，保養(yǎng)店面等。

3 軟件設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為兩部分：位于車輛信息技術(shù)服務(wù)中心的專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)和位于車輛的車載故障診斷單元設(shè)計(jì)。

　　3.1 專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　這部分是位于車輛信息技術(shù)服務(wù)中心的應(yīng)用程序，除了普通的web服務(wù)，gps服務(wù)，跟蹤服務(wù)等以外，最主要的是能提供故障的專家診斷。這部分功能由專家系統(tǒng)輔助以現(xiàn)場(chǎng)專家來(lái)完成。通過(guò)專家系統(tǒng)來(lái)盡可能快地給車主反饋故障診斷的信息，并提出解決的專家建議。